Subido por Joseph Franco

OSTEOCONDRODISPLASIAS 2

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ARTICULO ESPECIAL
Patología molecular de las
osteocondrodisplasias
M. Bueno Sánchez, F.J. Ramos Fuentes
An Esp Pediatr 1998;48:343-347.
Tabla I
Evolución de las clasificaciones de 17 displasias óseas
1992
1983
Habitualmente letales antes o después del
nacimiento:
- Acondrogénesis tipo I
- Acondrogénesis tipo II
- Hipocondrogénesis
- Displasias tanatofóricas I y II
- Atelosteogénesis
Habitualmente no letales:
- Acondroplasia
- Displasia diastrófica
- D. espondiloepifisaria congénita
Identificables en infancia tardía:
- Hipocondroplasia
- Displasia epifisaria múltiple
- Pseudoacondroplasia
- D. espondiloepifisaria tardía
- Displasia de Stickler
- D. metafisaria tipo Jansen
- D. metafisaria tipo Schmid
Grupo acondroplasia:
- D. tanatofórica
- Acondroplasia
- Hipocondroplasia
Grupo acondrogénesis:
- Tipo IB
Grupo D. diastrófica/atelosteogénesis:
- Atelosteogénesis tipo 2
- D. diastrófica
Grupo Stickler-Kniest:
- D. Kniest
- D. Stickler
Grupo SED congénita:
- Acondrogénesis tipo II
- Hipocondrogénesis
- SED congénita
Grupo otras SE(M)D:
- SED tardía
- D. de Strudwick
- Pseudoacondroplasia
Grupo displasia epifisaria:
- Múltiple
Grupo D. metafisaria:
- Jansen
- Schmid
Hasta épocas relativamente recientes, la contribución de la
genética al estudio de las osteocondrodisplasias se limitaba al
análisis de los árboles genealógicos(1).
La idea conceptual de «familias de las displasias óseas» fue
propuesta por Spranger en 1988(2). Su hipótesis era simple: las
displasias óseas con características clínico-radiológicas similares, debían estar relacionadas patogénicamente. Así, surgieron
las siguientes siete familias:
1. Disóstosis múltiple
2. Osteogénesis imperfecta (OI)
3. Acondroplasia
4. Displasia espóndilo-epifisaria congénita (SED)
Departamento de Pediatría, Radiología y Medicina Física. Facultad de Medicina.
Universidad de Zaragoza.
VOL. 48 Nº 4, 1998
1997
Mutación FGFR3:
- D. tanatofórica
- Acondroplasia
- Hipocondroplasia
Mutación COL2A1:
- Acondrogénesis tipo II
- Hipocondrogénesis
- SED congénita
- D. Kniest
- D. Stickler
- D. Strudwick
- SED tardía
Mutación DTDST:
- Acondrogénesis IB
- Atelosteogénesis 2
- D. diastrófica
Mutación COMP:
- D. epifisaria múltiple
- Pseudoacondroplasia
Mutación COL10A1:
- D. metafisaria Schmid
Mutación PTHrPR:
- D. metafisaria Jansen
5. Displasia oto-palato-digital de Larsen (OPD)
6. Displasia de Stickler-Kniest
7. Displasia diastrófica.
En aquel momento se conocía poco sobre la patogenia de las
últimas cinco familias, por lo que su clasificación se basaba esencialmente en los hallazgos radiográficos.
El «International Working Group on Constitutional Diseases
of Bone, 1992» incluye en su clasificación un grupo principal de
24 familias de displasias esqueléticas(3).
Más recientemente, el concepto propuesto por Spranger se
ha correlacionado con los avances en el diagnóstico molecular de las displasias óseas. En la tabla I se resume la evolución
de las clasificaciones de 17 displasias óseas de acuerdo con
los conocimientos existentes en los años 1983, 1992 y 1997.
Como puede apreciarse en la mayoría de los casos se ha po-
Patología molecular de las osteocondrodisplasias
343
Receptor normal con ligando
Receptor mutado y sin ligando
Activación constitutiva
(DT tipo I)
Figura 1. Modelo de dimerización de un FGFR. (a) En el receptor normal, la estimulación por parte del ligando induce la dimerización y autofosforilación
del receptor. (b) En ciertos casos de displasia tanatofórica tipo 1 (DT tipo 1), la mutación del receptor origina una cisteína supernumeraria en el dominio
extracelular dando lugar a una dimerización independiente del ligando(5).
FGFR1 (8cen)
S. Pfeiffer
L
Ig-1
s-s
DTI
Arg 248 Cis
Ser 249 Cis
AB
Ig-2
Ig-3
s-s
s-s
DTI
Gli 370 Cis
Ser 371 Cis
Tir 373 Cis
FGFR2 (10q26)
S. Apert
S. Crouzon
S. Jackson-Weiss
S. Pfeiffer
TM JM
TKp
Acon
Hipocon
Gli 380 Arg Ans 540 gli
S
TKd
DTI
DTII
Lis 650 glu
Stop 807 aa
FGFR3 (4q16.3)
Figura 2. Modelo esquematizado de un gen FGFR (Fibroblast Growth Factor Receptor), con la localización de las mutaciones en algunas displasias
esqueléticas. La estructura de los genes FGFR (1, 2 y 3) es similar en las distintas localizaciones cromosómicas(8,24). DTI = Displasia tanatofórica I. DTII
= Displasia tanatofórica II. Acon = Acondroplasia. Hipocon = Hipocondroplasia. AB = Caja Acida. TM = Dominio transmembrana. TKp = Dominio
proximal de tirosín-quinasa. TKd = Dominio distal tirosín-quinasa. Ig I, II y III = Dominios de pseudoinmunoglobulina I, II y III.
dido comprobar la hipótesis propuesta, especialmente por lo
que se refiere al grupo acondroplasia, originado por diferentes mutaciones del gen FGFR3. Dicho en otros términos, acondroplasia, hipocondroplasia y displasia tanatofórica son desórdenes alélicos(4).
344
M. Bueno Sánchez y col.
Los factores de crecimiento fibroblástico (FGF), en número de nueve, regulan la proliferación y diferenciación de las
células de origen mesenquimal y neuroectodérmico. Constituyen
los ligandos de una familia de receptores de alta afinidad codificados por cuatro genes: los receptores de los factores de cre-
ANALES ESPAÑOLES DE PEDIATRIA
Tabla II
Anomalías bioquímicas y moleculares de
las osteocondrodisplasias
1. Defectos de las proteínas estructurales del cartílago:
Gen
Colágeno tipo I
- Osteogénesis imperfecta (varios tipos)
Colágeno tipo II
- Acondrogénesis II/Hipocondrogénesis
- Displasias espondiloepifisaria y
espondiloepimetafisaria
- Displasia de Kniest
- Síndrome de Stickler
Colágeno tipo IX
- Displasia epifisaria de Fairbanks
Colágeno tipo X
- Displasia metafisaria tipo Schmid
Proteína matriz oligomérica del cartílago
- Pseudoacondroplasia
- Displasia epifisaria múltiple
COL1A1
COL1A2
COL2A2
COL9A2
COL10A1
COMP
2. Errores innatos del metabolismo del cartílago:
Transportador de sulfato de la displasia diastrófica
- Displasia diastrófica
- Acondrogénesis 1B
- Atelosteogénesis tipo II
Arilsulfatasa E
- Condrodisplasia punctata ligada a X
Enzimas lisosomales
Mucopolisacaridosis (MPS):
- MPS I-H y MPS I H/S
- MPS II
- MPS IIIB
- MPS IVA
- MPS VI
Mucolipidosis II y III
3. Reguladores locales del cartílago de crecimiento
Receptor del Factor de Crecimiento de Fibroblastos-3
- Acondroplasia
- Hipocondroplasia
- Displasia tanatofórica (I y II)
Receptor Peptídico Relacionado con la PTH
- Displasia metafisaria tipo Jansen
DTDST
ARSE
IDA
IDS
NAGLU
GALNS
ARSB
GNPTA
FGFR3
PTHrP
4. Genes identificados pero mecanismo desconocido
- Displasia campomélica
- Síndromes de exóstosis múltiples
- S. Trico-rino-falángico Tipo I
- S. Trico-rino-falángico Tipo II
(S. Langer-Giedion)
VOL. 48 Nº 4, 1998
SOX9
EXT1
EXT2
EXT3
TRPS1
TRPS2
cimiento fibroblástico (FGFR) 1-4, localizados en los cromosomas 8, 10, 4 y 5 respectivamente(5).
Los FGFR tienen actividad tirosín-quinasa de la clase IV, caracterizada por la presencia de tres bucles del tipo pseudoinmunoglobulina en el dominio extracelular. Las isoformas más frecuentes contienen, además del dominio extracelular, un dominio transmembrana hidrófobo constituido por 22 aminoácidos y
un dominio tirosín-quinasa intracelular que incluye dos subunidades TK1 y TK2. La unión del ligando a su receptor origina
una dimerización del receptor que provoca la autofosforilación
de los subdominios tirosín-quinasa (Fig. 1).
Hasta el año 1993 el papel de los FGF y de sus receptores
en el crecimiento óseo era poco conocido. La localización del
gen de la acondroplasia en la región telomérica del brazo corto
del cromosoma 4 (4p16.3), reveló una posible implicación del
gen FGFR3 en estas anomalías del crecimiento(6,7).
Las mutaciones de los genes FGFR1 y FGFR2 son responsables de disóstosis esqueléticas del tipo de los síndromes de
Apert, Crouzon, Pfeiffer y Jackson-Weiss(8) (Fig. 2).
El colágeno constituye la familia de proteínas más abundante del organismo de los mamíferos. Más de 28 genes diferentes, distribuidos en varios cromosomas, codifican sus más
de 16 tipos, siendo la gran mayoría de tipo I. El colágeno está
formado por 3 cadenas configuradas en una estructura helicoidal (Fig. 3). Su biosíntesis es compleja y alteraciones en su
estructura o función son causa de distintas patologías, secundarias a mutaciones en los genes de los tipos I, II, III, IV, VII,
IX, X y XI de colágeno(9).
La aparente heterogeneidad clínica de la OI se explica actualmente por las diferentes mutaciones de 2 genes no sinténicos, el COLIA1 (cromosoma 17) y el COLIA2 (cromosoma
7), que codifican las cadenas de procolágeno tipo I (pro-alfa-1
y pro-alfa-2)(10). Las mutaciones que afectan la síntesis de las cadenas pro-alfa-1 (I) generalmente dan lugar a los fenotipos leves de OI tipo I, mientras que las deleciones con pérdida de exones o las inserciones son responsables de los fenotipos de OI tipo II y III, habitualmente letales(11) (Tabla III). En la actualidad
es posible el diagnóstico prenatal de estas anomalías, si bien debe limitarse a las familias de riesgo(12).
Además de las anomalías del colágeno tipo I anteriormente
referidas, se han descrito mutaciones del gen COL2A1
(12q13.11), que codifica el colágeno tipo II. La acondrogénesis
tipo II, la hipocondrogénesis, la displasia espóndilo-epifisaria
congénita, la displasia de Kniest y la displasia de Stickler son
anomalías esqueléticas pertenecientes a este grupo. La proteína se encuentra localizada principalmente en el cartílago hialino y en el humor vítreo, lo que explica que sus manifestaciones
clínicas afecten a ojos, columna vertebral y epífisis de los huesos tubulares(13).
Otro gen que codifica proteínas de la matriz extracelular es
el COMP (19p12-13.1) o gen de la proteína matriz oligomérica del cartílago. Sus mutaciones son responsables de la displasia poliepifisaria de Fairbanks y de la pseudoacondroplasia(14). También son conocidas las mutaciones de los genes
Patología molecular de las osteocondrodisplasias
345
3000A
B
C
F
E
D
G
15A
Dominio triple
globular hélix
Telopéptido
Dominio de la triple hélice
COLAGENO
Propéptido
aminoterminal
Propéptido
carboxiterminal
PROCOLAGENO
Figura 3. Modelo de estructura de las moléculas de colágeno y procolágeno. Modificado de Bayers PH, 1995.
Tabla III
Tipo 01
I
II
III
IV
Heterogeneidad clínica y defectos bioquímicos en OI
Datos clínicos
Estatura normal, poca o ninguna
deformidad: escleras azules, hipoacusia;
rara vez, dentinogénesis imperfecta.
Letal en el período perinatal; ausencia
mineralización bóveda craneana, rosario
costal, fémures comprimidos,
deformidades importantes de huesos
tubulares, platispondilia.
Herencia
AD
AD
(mutación de
novo)
AR (rara)
Deformidad ósea progresiva,
moderada al nacimiento; escleras
variables a menudo se blanquean con la
edad, estatura corta; rara vez hipoacusia
dentinogénesis común.
Escleras normales; deformidad ósea
moderada; estatura variable;
dentinogénesis común; hipoacusia.
AD
AR
AD
Defectos bioquímicos
Disminución de producción de
procolágeno tipo I; sustitución de glicina
por otro residuo en la triple hélice de alfa (I)
Redisposición de los genes COL1A1 y
COL1A2; sustituciones por residuos
glicina en el dominio triple-helicoidal de
las cadenas alfa-1 (I) o alfa-2 (I); pequeñas
deleciones en alfa-2 (I) en presencia de un
alelo nulo.
Mutación puntual en cadenas alfa-1 (I)
o alfa-2 (I).
Mutación por error en la lectura que
previene la incorporación de proalfa-2 (I).
Mutaciones puntuales en la cadena alfa-2 (I);
raras en alfa-1 (I); pequeñas deleciones en la
cadena alfa-2 (I).
Byers PH, Disorder of collagen structure and synthesis, 1995(11)
COL9A2 (1p33-p32.3), COL10A1 (6q21-q22) y COL11A2
(6p21.3)(15,16).
Una mutación del gen PHTrP (3p21-p22) es responsable
de la displasia metafisaria tipo Jansen(17).
La familia de la displasia diastrófica/atelosteogénesis (displasia diastrófica, atelosteogénesis tipo II y acondrogénesis tipo IB) se ha relacionado con mutaciones heterozigotas del gen
transportador de iones sulfato (DTDST) (5q31-q34)(18,19).
346
M. Bueno Sánchez y col.
En el caso de la condrodistrofia calcificante congénita recesiva ligada al cromosoma X ha sido identificado el gen ARSE,
del que se han descrito, hasta el momento, cinco mutaciones puntuales. La referida displasia aparece en pacientes nulisómicos
para la región Xp22.3(20,21).
Aproximadamente el 75% de pacientes XY con displasia
campomélica presenta un fenotipo con caracteres sexuales femeninos. Los análisis moleculares han demostrado que la región
ANALES ESPAÑOLES DE PEDIATRIA
del cromosoma 17q24.1-q25.1 está involucrada en estos casos.
Ello ha facilitado la clonación posicional del gen responsable,
SOX9, identificándose diversas mutaciones. Permanece en discusión la relación entre los genes SOX9 y SRY(22).
Desde un punto de vista molecular, la familia de las disóstosis múltiples -mucopolisacaridosis, fucosidosis, manosidosis,
sialidosis, gangliosidosis y mucolipidosis- ya estaba bien sistematizada gracias al conocimiento de las correspondientes mutaciones, algunas de las cuales se incluyen en la tabla II. En dicha tabla se propone una clasificación provisional de las anomalías bioquímicas y moleculares de las osteocondrodisplasias
reconocidas hasta la fecha.
A pesar de tan importantes avances, las displasias esqueléticas representan un grupo de anomalías con una notable heterogeneidad genética. Una particular excepción está representada por la acondroplasia, que en un 98% de los casos estudiados se debe a la sustitución de una glicina por una arginina en la posición 380 del gen FGFR3 (Fig. 2). Por otro lado, si tenemos en cuenta que el 80% de los casos de aondroplasia son mutaciones «de novo», dicha sustitución es la mutación conocida más frecuente de la especie humana(23,24). Por
el contrario, el grupo de las OI representa un ejemplo de gran
heterogeneidad genética, en la que una misma patología es
causada por múltiples mutaciones distribuidas a lo largo del
genoma.
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